基于虛擬儀器的溫濕度測控系統設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ...............................................................14 、濕度最大值、最小值、平均值的統計 .....................................................................14 、濕度的超限報警及上、下限值的設置 .....................................................................15 結論 ..................................................................................................................................................................19 參考文獻 .....................................................................................................................................................20 致謝 ..................................................................................................................................................................21 1 第 1 章 緒論 選題的背景與意義 選題的背景 伴隨著現代檢測技術的發展，以虛擬儀器軟件 LabVIEW 為平臺的測控技術也在檢測技術領域中占有重要的地位。因此基于虛擬儀器的溫濕度測控系統成為了測控系統的一大新課題。以前的測控系統的實現大都是采用儀器儀表來實現的，將軟件應用到測試領域中還不是很多，并且所用到的軟件大部分是固化的，一般由廠家來定義、設置，其功能和功能用戶是無法更改的，所以早已不能滿足有些檢測技術領域的要求。然而基于虛擬儀器的測控系統不但滿足傳 統儀器所不能達到的要求外，還能在檢測方面提高了效率與精確度，不僅易于實現，還便于硬件維修、功能擴展、軟件升級。 選題的意義 日常生活中的很多方面都與濕度和溫度息息相關。農業領域中，農作物的生長需要適宜的溫度與濕度；貴重書籍的存放不但需要適宜的溫度，還也不能處于一定的濕度之中；煙花鞭炮倉庫中的成品既不能受潮，也不能太干燥，受潮后影響產品的質量，太干燥則會引發爆炸，造成嚴重的后果；科研領域中的培養箱也離不開溫度與濕度這些參數。溫度和濕度在社會的方方面面中都是不可或缺的技術參數。因此，對溫濕度的測控顯 得十分重要。 國內外的研究現狀與發展趨勢 國內外的研究現狀 基于虛擬儀器的測控技術最早來源于國外，因此國外對這門技術的研究早已成熟。該技術最早形成于 20 世紀 70 年代，原先測量采用的是模擬式的組合儀表，利用收集到的現場信息來實現指示、記錄、控制。后來隨著技術的發展，在這基礎上出現了由計算機技術與多種基礎學科緊密結合的現代儀器儀表技術，這些技術沖破了傳統儀器的概念，電子測量儀器的功能和作用更是發生了質的變化，正是在這種背景下美國國家儀器公司提出了虛擬儀器這一名詞。美國作為虛擬儀器的誕生國家， 也是全球最大的虛擬儀器制造國，在國際市場上競爭優勢是十分明 2 顯的，其生產研發的虛擬儀器設備種類豐富，技術上達到前所未有的水平。隨著社會發展的需要，這種技術在全球也跟著得以發展，并逐漸達到成熟，形成一種新的產業。我國虛擬儀器技術是從外國引進，在這方面的研究稍微晚些，通過多年的學習與研究，我國的虛擬儀器技術也逐漸成熟，開始形成了我們自己國家特色的產品，隨著社會經濟的發展以及科學技術的提高，虛擬儀器技術也正朝著滿足社會需要的方向發展，開始形成具備多種測控功能的測控技術。伴隨著計算機技術的應用與發展，虛擬儀器也正快 步發展著，逐漸進入廣大人們的視眼中，在人們的生產生活著扮演著重要角色。我國的虛擬儀器技術還有很大的研發潛力與廣闊的市場空間。 發展趨勢 溫濕度測控系統主要用于檢測和監督相應測控環境的的溫度和濕度。對于溫度傳感器，早期的溫度檢測主要采用儀器儀表來實現檢測功能，傳統的儀器儀表檢測裝置僅滿足于相應的檢測對象，測控范圍不是很廣泛，大部分是以溫度計、接觸器控制儀表等形式出現，其測量誤差大，測控效果不是很理想，隨著計算機技術以及工業技術的不斷發展，開始出現 PID 控制、模糊控制等先進的溫度測控方式，打 破了傳統測量裝置的低精確度、低速度的缺陷；對于濕度傳感器，初期的測量僅限滿足于工作的需要，出現了諸如毛發濕度計，干濕球濕度計等測量儀表，隨著高空探測技術的發展以及生產和科研對濕度測量要求的提高，特別是微型電子計算機在各種自動控制系統中的廣泛應用，濕度的測量也逐漸實現了自動化和智能化。目前基于虛擬儀器的溫濕度測控方面的發展是十分迅速的，在國內外也已得到廣泛應用，基本技術也已經成熟，逐漸替換傳統的測量技術。伴隨著工業技術的不斷發展，基于虛擬儀器的溫濕度測控系統也會越來越受行業的歡迎，在測量領域中占有重要的一席之 地。 選題的目的 隨著網絡技術和計算機技術的發展與普及，科學和工業生產等領域也開始對測控系統的技術要求越來越高，基于虛擬儀器的測試系統在實現系統自動化以及網絡化方面與傳統的測控系統相比有著突出的優勢。溫濕度測量、控制、監測、分析已經成為比較普遍的技術要求，溫度、濕度是現代生活、農業研究等領域中的十分重要的參數。由于傳統測量儀器在測量方面有著不足與缺陷，為了更好的 3 實現對所測系統的溫度、濕度的準確測定與控制，故以目前先進的測控技術 虛擬儀器技術，開發一套溫濕度測控系統，實現利用計算機實時與遠程測 量與控制所測系統的溫度與濕度，實現智能化。 本設計的研究內容 本論文以選擇合適的傳感器進行溫度和濕度參數的檢測，進行傳感器相關電路的設計，并將檢測到的信號送到計算機，在計算機上將此信號進行顯示，通過參數整定使其正確反映所測溫度值和濕度值，利用 LABVIEW 軟件 在 PC上設計溫濕度采集的監控界面 , 能實現對農業大棚、糧食倉庫、培養箱等模型環境中的溫度濕度參數進行測量和控制。 4 第 2 章 虛擬儀器 LabVIEW 虛擬儀器的概念 虛擬儀器這 一名詞最早出現在美國，是美國的國家儀器公司于 1986 年率先提出，這標志著虛擬儀器這門技術開始進入人們的應用中，人們開始接觸虛擬儀器這門技術，應用虛擬儀器技術設計產品從此開始邁入人們的視眼中。 由于虛擬儀器的歷程不是很久，人們對虛擬儀器這門技術有著不同的見識，從而導致了虛擬儀器技術至今還得不到完整的一個定義。在虛擬儀器這門技術中，操作人員通過虛擬儀器的軟件將計算機中的微處理器、內存、顯示器等相關硬件部分與儀器硬件資源相結合起來，從而實現在計算機中通過虛擬儀器中的軟件平臺編輯語言控制系統對儀器的運行進行 控制，達到對被測量對象的采集、分析、判斷、顯示、存儲以及數據生成等目的。 虛擬儀器系統的構成與特點 虛擬儀器系統的構成 虛擬儀器系統一般由被測對象、傳感器、硬件接口、計算機、網絡這五點構成。其基本框圖如下所示： 圖 虛擬儀器系統的構成 總 線 儀 器 網絡 網 絡 接 口 儀 器 GPIB 總線儀器 GPIB電纜 GPIB 接口卡 VXI 總線儀器 VXI 電纜 VXI 接口卡 PXI 總線儀器 PXI 電纜 PXI 接口卡 被測量對象 被 測 對 象 傳感器 傳 感 器 計算機及其軟件 信號調理 數據采集卡 5 虛擬儀器的特點 虛擬儀器由于使用圖形化的編輯語言，所以其操作簡單，用戶可以根據自己的需要來設計產品。由于采用的是軟件來實現測量功能，故其技術更新的周期較短，開發維護費用較低，系統升級比較方便。兩者的區別 如下圖所示： 表 虛擬儀器與傳統儀器的特點 傳統儀器 虛擬儀器 儀器功能由廠商定義 儀器功能由用戶定義 硬件是核心 軟件是核心 開發以及維護的費用高 開發以及維護的費用低 封閉、發展滯后 開放、靈活，發展迅速 技術更新的周期長 技術更新的周期短（ 1到 2年） 功能有限 功能不受限制 價格昂貴 價格便宜，可復用，可重配置性強 LabVIEW 概述 虛擬儀器 LabVIEW 是虛擬儀器技術中的一款設計軟件，在虛擬儀器技術中，測控系統的設計都是在這款軟件中完成。在虛擬儀器提供的環境中 ，設計者可以設計自己想要的產品。由于虛擬儀器中的 LabVI